A Study on Adaptive Pattern Null Synthesis for Active Phased Array Antenna

(1)

능동위상배열안테나의

적응형 패턴 널 형성에 관한 연구

정진우^*ㆍ박성일^**

Jin-Woo Jung^*ㆍSung-Il Park^**

요 약

능동위상배열안테나는 적절한 급전신호 가중치 선택에 따라 대국을 향해 주 빔을 조향할 수 있을 뿐만 아 니라 간섭원 방향으로 패턴 널을 형성할 수 있다. 주 빔의 조향을 위한 급전신호 가중치는 방사소자의 위치를 기반으로 쉽게 산출할 수 있다. 그리고 패턴 널 형성을 위한 급전신호 가중치 또한 적절한 요구 방사패턴 설 정과 WLSM(Weighted Least Squares Method)을 이용하면 산출할 수 있다. 그러나 일반적인 무선 통신망 환 경에서 간섭원의 위치는 미인지 상황에 있다. 따라서 적응형 패턴 널 형성 기법이 필요하다. 본 논문에서는 요 구 방사특성 설정에 따른 패턴 널 형성이 가능함을 확인하고, 이를 기반으로 관측 영역 기준 이진탐색 알고리 즘을 이용하여 간섭원 적응형 패턴 널 형성 기법에 관하여 연구하였다. 제시된 기법을 기반으로 모의실험을 수행한 결과, 효율적으로 간섭 적응형 패턴 널 형성이 가능함을 확인하였다.

ABSTRACT

An active phased array antennas can not only electrically steer the beam by controlling the weighting of the excitation signal, but can also form a pattern null in the direction of the interference source. The weight of the excitation signal to steer the main beam can be easily calculated based on the position of the radiating element. In addition, the weight of the excited signal for pattern null formation can also be calculated by setting the required radiation pattern and using WLSM(Weighted Least Squares Method). However, in a general wireless communication network environment, the location of the interference source is unknown. Therefore, an adaptive pattern null synthesis is needed. In this paper, it was confirmed that pattern null synthesis according to the required radiation characteristic was possible. And based on this, adaptive pattern null synthesis into the direction of an interference source was studied using a binary search algorithm based on observation area. As a result of conducting a simulation based on the presented technique, it was confirmed that adaptive pattern null forming into the direction of an interference is possible in efficient way.

키워드

Active Phased Array Antenna, Adaptive, Pattern Null, Pattern Synthesis, Binary Search, LSM 능동 위상 배열 안테나, 적응형, 패턴 널, 패턴 합성, 이진탐색, LSM

* 동신대학교 에너지IoT전공 ([email protected])

** 교신저자 : 동신대학교 정보통신공학과 ㆍ접 수 일 : 2021. 03. 07

ㆍ수정완료일 : 2021. 04. 27 ㆍ게재확정일 : 2021. 06. 17

ㆍReceived : Mar. 07, 2021, Revised : Apr. 27, 2021, Accepted : Jun. 17, 2021 ㆍCorresponding Author : Sung-Il Park

　Dept. Information and Communication Engineering, Dongshin University, Email : [email protected]

http://dx.doi.org/10.13067/JKIECS.2021.16.3.407

(2)

Ⅰ. 서 론

무선 통신망은 지상국, 항공국, 위성국 등 다양한 통신 국 간에 형성된다. 다양한 통신국 간에 원활한 무선 통신 망이 구축되기 위해서는 대국을 향해 안테나의 주 빔을 정밀하고 신속하게 조향할 수 있어야 할 뿐만 아니라, 인 접 통신망에 의한 간섭 영향을 줄일 수 있는 안테나 시스 템이 구축되어야 한다[1, 2].

능동위상배열안테나는 각 방사소자에 급전되는 신호 에 특정 위상값을 가중하여, 전기적으로 빔을 조향할 수 있다[3-5]. 더불어, 적절한 급전신호 가중치 선택에 따라 간섭원 방향으로 패턴 널(Pattern null)을 형성할 수 있어, 인접 주파수를 사용하는 타 통신국의 간섭 영향을 줄일 수 있다[6].

능동위상배열안테나의 주 빔을 조향하기 위한 급전신 호 가중치는 배열된 각 방사소자의 위치 및 요구 빔 조향 각도를 기준으로 쉽게 산출할 수 있다[3]. 그러나 간섭원 방향으로 패턴 널을 형성하기 위한 급전신호 가중치는 산출하기 어렵다. 더불어, 다양한 통신국 간에 형성된 무 선 통신망 환경에서는 간섭원의 방향을 인지할 수 없기 때문에 적절한 급전신호 가중치는 더욱 산출하기 어려워 진다.

이와 같은 문제를 해소하기 위해, 간섭원의 영향을 기 준으로 다양한 휴리스틱 알고리즘을 이용하는 방법이 연 구되어 왔다[7-9]. 그러나 일반적으로 휴리스틱 알고리즘 은 난수 발생 함수와 다양한 경우에 대한 결과를 기반으 로 동작하기 때문에, 적절한 급전신호 가중치 탐색을 위 한 시간 복잡도가 증가하게 된다. 더불어, 지역 수렴 (Local Optima) 현상에 따라 적절한 해를 탐색하지 못하 는 경우도 발생하게 된다.

패턴 널 합성을 위한 급전신호 가중치를 탐색하는 방 법으로 최소자승법(LSM; Least Squares Method)를 이 용하는 방법이 있다[10]. 이는, 요구 방사특성을 기준으 로, 오차가 최소화 되는 급전신호 가중치를 행렬식을 이 용하여 쉽게 산출할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러 나 무선 통신망 환경에서는 간섭원의 위치를 인지할 수 없기 때문에 최소자승법을 위한 요구 방사특성을 정의할 수 없는 문제가 있다.

본 논문에서는 이와 같은 문제를 해소하기 위해, 최소 자승법과 이진탐색 알고리즘을 이용하여 무선 환경 적응 형 패턴 널 합성 방법에 관하여 연구하였다. 제시된 방법

은 안테나의 빔이 형성되는 관측영역을 이진탐색 알고리 즘을 위한 영역으로 분할하고, 상기 분할 영역에 최소자 승법 기반 패턴 널을 순차적으로 형성하여, 간섭 영향이 줄어드는 최소 영역을 탐색하는 방법이다. 제시된 방법은 이진탐색 영역에 따라 요구 방사 특성이 정의되어 최소자 승법을 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 이진탐색 원리에 의 해 휴리스틱 알고리즘을 이용하는 방법보다 빠르게 적절 한 패턴을 합성할 수 있다.

제시된 방법을 분석하기 위한 분석용 안테나, 빔 조향 및 패턴 합성을 위한 급전신호 가중치 산출 방법, 이진탐 색 알고리즘 기반 패턴 합성 기법, 그리고 다양한 경우에 대한 모의실험에 관한 내용은 다음 장에 상세하게 기술하 였다.

Ⅱ. 분석용 안테나 구성

본 장에서는 본 논문에서 제시한 최소자승법과 이진탐 색 기반 적응형 패턴 합성 기법을 분석하기 위한 분석용 안테나 구성에 관하여 기술하였다.

2.1 안테나 구성

분석용 안테나는 x 축상에 선형 등간격으로 배열된 능 동위상배열안테나로 가정하였고, 배열된 방사소자 수는 32개로 가정하였다. 등간격으로 배열된 방사소자 간 간격 은 요구되는 최대 빔 조향 각도로 빔이 조향되었을 때, 가시영역(Visible Region) 내에 단일 그레이팅 로브만 포 함시키는 식 (1)의 조건을 기반으로 산출하였다.

 ≦ 

  

  sin_{m ax}

 (1)

여기서, 은 선형 배열된 방사소자 수, 는 파장,

_{m ax}는 요구되는 최대 빔 조향 각도로 분석용 안테나의 경우 45 deg.로 설정하였다. 는 선형 등간격으로 배열된 방사소자 간 간격으로 상기 설정 및 식 (1)의 산출결과를 기반으로 0.56 로 설정하였다.

그림 1은 상기 설정에 따른 분석용 안테나의 구조를 보여준다.

(3)

그림 1. 분석용 능동위상배열안테나 구조 Fig. 1 Geometry of active phased array antenna

for analysis

2.2 안테나 방사특성 분석

일반적으로 능동위상배열안테나의 방사특성 분석은 방사소자를 점전하원으로 대치한 AF(Array Factor)를 기반으로 분석한다. 식 (2)는 능동위상배열안테나의 일반 적인 AF를 보여준다.



  



_^{∙}^^^^^∠^ (2)

여기서 는 전파상수,  은 구좌표계 기준  방향 단위 벡터, _은 번째 방사소자의 위치벡터, 은 빔 조향을 위한 위상천이값 그리고 는 빔 형성(패턴 널 합성)을 위한 급전신호 가중치로 크기()와 위상(∠)으로 구 분된다.

식 (2)의 AF에 있어, 관측 각도()를 -90 deg.부터 90 deg. 까지 개로 선형 분할하면, 식 (2)는 식 (3)과 같이 행렬식을 기반으로 표현할 수 있다.

  (3)

  _    sin_

(4)

  _  _^∠^ (5)

여기서  행렬은 방사소자 위치 및 빔 조향이 정의된 행렬로 ×의 크기를 갖는다. 는 빔 형성을 위한 급전신호 가중치가 정의된 행렬로 ×  의 크기를 갖는 다. (관측 각도 중 에 관한 값은 0 deg.로 고정하였다.) 그림 2는 식 (2) 혹은 식 (3)의 AF에 있어, 균등 급전된 경우(_  and _ ∠, ∀)의 정규화된 AF를 보여준다.

그림 2. 분석용 능동위상배열안테나의 AF Fig. 2 AF of active phased array antenna for

analysis

Ⅲ. 급전신호 가중치 분석

본 논문에서 급전신로 가중치는 주 빔의 조향을 위한 가중치()과 패턴 널 합성을 위한 가중치()으로 구분 하여 분석을 수행한다. 본 장에서는 요구 빔 조향 각도와 패턴 널 형성을 위한 급전신호 가중치를 산출하는 방법에 관하여 기술하였다.

3.1 빔 조향을 위한 급전신호 가중치

식 (2)에 있어, 빔 조향을 위한 급전신호 가중치(위상 천이값)은 으로 설정하였다. 빔 형성을 위한 급전신호 가중치(_)가 균등 급전(_ ∠, ∀)인 경우를 고 려하면 식 (2)는 식 (6)와 같이 표현된다.



  



  sin 

(6)

식 (6)에 있어, 방사소자 간 간격()는 최대 빔 조향 각도로 빔 조향 시, 가시 영역 내에 단일 그레이팅 로브만 형성되도록 설정되어 있다. 따라서, 요구 빔 조향 각도 ( ≦ _max)로 빔 조향 시, 가시영역 내에는 단일 그레이 팅 로브만 형성된다.

이와 같은 원리를 기반으로 요구 빔 조향 각도(_)로 주 빔을 조향하기 위해서는 식 (6)의 AF가 요구 빔 조향 각도에서 최대 값인 이 산출되도록 식 (7)과 같이 빔 조향을 위한 급전신호 가중치(_)가 설정되어야 한다.

_ ∙ _   sin_ (7)

(4)

(a) Array Factor

(b) Phase Weighting 그림 3. 빔 조향 성능 Fig. 3 Beam steering performance

그림 3은 2장 분석용 안테나를 기반으로 요구 빔 조향 각도()가 23 deg. 인 경우의 위상천이값()과 이에 따 른 AF를 보여준다.

분석 결과, 능동위상배열안테나 시스템의 빔 조향을 위한 급전신호 가중치는 식 (7)를 통해 쉽게 산출할 수 있음을 알 수 있다.

3.2 패턴널 합성을 위한 급전신호 가중치 일반적으로 요구 방사특성에 대응하는 AF를 유도하 기위한 정확한 급전신호 가중치는 산출하기 어렵다. 이 는, 식 (3)의 우항과 요구 방사특성이 방정식으로 성립하 지 않는 경우가 많기 때문이다.

이에 근사적인 급전신호 가중치()를 산출함에 있어, 요구 방사특성과 급전신호 가중치()에 의해 산출된 AF 사이의 오차가 최소화되는 급전신호 가중치()를 최소자승법를 이용하는 연구가 진행되어 왔다.

본 논문에서는 빔 형성에 있어, 간섭원의 영향을 최소 화하기 위한 패턴 널 형성을 중점으로 다룬다. 최소자승 법을 기반으로 패턴 널을 형성하는 경우에는 주 빔 혹은 주 빔 인근 사이드로브(Sidelobe)의 오차 감소 영향이 패 턴 널 영역보다 크기 때문에 원활한 패턴 널 합성을 위한 급전신호 가중치가 산출되지 않는다. 이를 위해 특정 영 역의 영향을 증가시킬 수 있는 WLSM (Weighted LSM) 을 이용하였다[11].

관측지점 분할 기준에 따라 ×  크기의 요구 방사특 성()이 정의되었을 때, WLSM의 정의는 식 (8)과 같다.

argmin

  ^   ^ (8)

  _ 



^^^{ }^^ ^{≦ }_^^{≦ }^^ (9) 여기서 는 영향 가중행렬로 × 크기를 가지는 단위행렬을 기반으로 하고, 식 (9)와 같이 영향을 증가시 키기 위한 영역에서는 값을 (영향 증가 계수)로 설정한 다. (

와 

는 요구 패턴 널 영역의 시작 각도와 끝 각도를 나타낸다.)

요구 방사특성과 최소 오차를 갖는 AF를 산출하는 급 전신호 가중치()을 구하기 위해, 식 (8)을 풀이하면 식 (10)과 같다.

  ^ ^{ }^  (10)

여기서 ^는 켤레 전치(Conjugate Transpose)를 뜻한 다. 식 (10)을 이용해, 패턴 널 합성을 위한 급전신호 가중 치를 산출하기 위해서는 요구 방사특성()가 정의되어야 한다. 본 논문에서는 패턴 널 합성을 위한 요구방사 특성 을 식 (11)과 같이 정의하였다.

  _   (11)

  _ 



^ ^^{ }^^ ^{≦ }^^{≦ }^^

(12)

여기서 는 ×  의 크기를 가지는 감쇄행렬로, 는 널 형성을 위한 감쇄 비율 계수이다.

식 (11)을 통해 확인할 수 있지만, 패턴 널 형성을 위한 요구 방사특성은 빔 조향만 반영된 AF에 있어, 패턴 널 영역에서 크기만 감소시킨 것을 알 수 있다.

그림 4는 WLSM 기반 패턴 널 합성을 위한 급전신호 가중치 산출 결과를 확인하기 위해, 요구 빔 조향 각도 (_)를 7 deg., 감쇄 비율 계수(_)를 0.02, 영향 증가 계수 (_)를 50, 패턴 널 영역을 –30 deg. ~ -20 deg. 그리고

을 3001로 설정했을 때, 식 (9)에 의해 산출된 급전신호 가중치와 이를 식 (3)에 반영했을 때의 AF를 보여준다.

WLSM 기법에 의해 패턴 널 합성을 위한 급전신호 가중 치가 원활하게 산출될 수 있음을 확인할 수 있다.

(5)

(a) Array Factor

(b) Calculated Weighting () 그림 4. 패턴 널 합성 결과 Fig. 4 Results for pattern null synthesis

Ⅳ. 적응형 패턴 널 합성

빔 조향과 임의의 영역에 대한 패턴 널 형성을 위한 급전신호 가중치 산출 방법은 3장에서 논하였다. 본 장에 서는 이진탐색을 기반으로 환경 적응형 패턴 널 형성 알 고리즘에 관하여 기술하였다.

이진탐색은 탐색영역의 분할, 각 영역에 따른 결과 확인 그리고 결과를 기반으로 특정 분할영역 선택(새로운 탐색 영역 결정) 절차를 반복하면서, 특정 결과를 만족하는 최소 단위의 영역을 탐색하는 알고리즘으로, 탐색영역을 균등분 할하고 선택영역 결정 방법이 명확하면, log_의 시간복잡 도 내에 최종값을 탐색할 수 있는 효율적인 알고리즘이다.

본 논문의 적응형 패턴 널 형성 문제 있어, 탐색영역은 안테나 방사특성 분석을 위한 관측 각도로 정의할 수 있 다. 선택영역은 관측 각도를 균등분할(분할영역)하고 각 분할영역에 패턴 널을 형성한 후, 간섭원의 영향이 많이 줄어든 영역으로 결정할 수 있다. 임의의 영역에 대한 패 턴 널 형성을 위한 급전신호 가중치는 식 (10)을 통해 산 출할 수 있기 때문에, 본 논문의 적응형 패턴 널 형성을 위해 이진탐색 알고리즘을 적용할 수 있다.

이진탐색 알고리즘 기반 적응형 패턴 널 형성을 위한 주요 절차는 다음과 같다.

가. 주 빔의 FNBW을 기준으로 좌/우 영역 분할 나. 각 분할영역에 패턴 널 형성 및 탐색영역 결정 다. 탐색영역 분할 (중심 기점)

라. 각 분할영역에 패턴 널 형성 및 탐색영역 결정 마. 절차 ‘다’, ‘라’ 반복 (종료조건 : 선택영역 크기)

본 논문에서 간섭원의 방향은 빔 조향된 능동위상배열 안테나의 방사특성에 있어, 주 빔의 FNBW(First Nul Beam Width)내에는 포함되지 않는 것을 가정하였다. 따 라서 초기 탐색영역은 절차 ‘가’와 같이 주 빔의 FNBW를 기준으로 좌/우 영역으로 구분된다. 이에 따른 좌/우 영역 은 식 (13) 및 (14)와 같다.

 

≦ _≦ arcsin^

  sin_ (13) arcsin^

  sin_^{≦ }^^{≦ }

 (14)

여기서 _과 _은 주 빔 기준 좌/우 영역을 나타내며, 식 (13)의 상한과 식 (14)의 하한은 _로 빔 조향 시, 주 빔의 좌/우 FNBW 각도이다.

적응형 패턴 널 알고리즘 절차에 있어, 절차 ‘가’, ‘나’와

‘다’, ‘라’는 분할영역을 지정하고 각 영역에 따른 널을 형 성한다는 의미에서는 동일하다. 그러나 절차 ‘가’의 경우, 식 (13) 및 식 (14)에 의해 분할영역이 관측각도를 기준으 로 불연속하게 구성되고, 절차 ‘다’의 경우, 탐색영역이 관측각도 기준 연속적인 영역이기 때문에, 관측각도를 기 준으로 균등분할하여 분할영역이 구분된다는 차이점이 있다. 이에 따라 동작은 유사하나, 별도의 절차로 구분하 였다. 이에 절차 ‘가’에 따른 탐색영역은 초기 영역 탐색으 로 명명하였다.

그림 5는 초기 영역 탐색에 따른 절차 ‘가’의 분할영역 과 절차 ‘나’의 각 분할영역에 패턴 널 형성 결과를 보여준 다. 여기서 안테나의 구성 조건은 분석용 안테나 구성을 기반으로 하였고, 주 빔의 조향 각도(_)는 7 deg. 그리고 WLSM을 위한 감쇄비율계수(_)와 영향증가계수(_) 는 각각 0.01과 50으로 설정하였다.

(6)

그림 5. 초기 영역 탐색 Fig. 5 Initial region search

결과를 통해, 주어진 안테나 구성에 따른 식 (13) 및 (14)의 영역이 절적하게 선택되었음을 알 수 있다. 더불어 식 (10)에 의해 패턴 널의 원활하게 형성되었음을 알 수 있다. 절차 ‘나’에 따른 각 분할영역에 패턴 널을 형성한 후에는 간섭원의 영향을 확인해 새로운 탐색영역을 결정 해야 한다. 새로운 탐색영역은 그림 5의 각 분할영역에 패턴 널을 형성한 이후, 간섭원의 영향이 많이 감소하는 영역으로 결정된다.

그림 6은 절차 ‘나’에 따른 새로운 탐색영역이 좌측 영 역(식 (13) 영역)으로 결정되었을 경우, 절차 ‘다’, ‘라’ 그 리고 ‘마’에 따른 결과를 보여준다. 절차 ‘다’, ‘라’에 따른 분할영역은 탐색영역의 중심을 기준으로 분할되는 것으 로 가정하였고, 탐색영역은 알고리즘 iteration에 따라 순 차적으로 우, 좌 영역이 번갈아 가면서 선택된다고 가정 하였다.

분석결과, 이진탐색 알고리즘에 의한 분할영역에 대해 원활하게 패턴 널이 형성됨을 확인할 수 있다. 제시된 알 고리즘의 종료 조건은 선택영역의 크기로 설정하였다. 따 라서 그림 6의 알고리즘 경과에 따른 선택영역이 특정 각도 범위 이내라면 종료되고, 최종적으로 간섭원 방향으 로 패턴 널을 형성하게 된다.

Ⅴ. 모의 실험

본 장에서는 WLSM기반 이진탐색 알고리즘의 성능을 확인하기 난수 발생 함수에 의해 생성된 간섭원 위치를 기준으로 적응형 패턴 널 형성에 관한 모의실험 결과를

(a) Iteration #1

(b) Iteration #2

(c) Iteration #3

(d) Iteration #4 그림 6. 이진탐색 경과 Fig. 6 Binary search progress

(7)

5.1 가정

본 논문에서 간섭원의 방향은 무작위 난수 발생 함수 를 기반으로 생성하였다. 그러나 이와 같은 설정에 있어, 간섭원의 방향이 빔 조향된 AF의 널 인근 영역에 생성되 면 간섭원의 영향이 미미하기 때문에, 빔 조향된 패턴의 사이드로브 인근 영역으로 생성되도록 설정하였다.

식 (6)와 같이 빔 조향만 수행된 AF에 있어 근사적인 사이드로브 위치는 식 (15)과 같이 산출된다.

_ arcsin^

  

 sin _ (15)

여기서 는 0이 아닌 정수이며, 빔 조향 상태에서 가시 영역 내 사이드로브만 선택하기 위해, 식 (16)의 조건을 만족하는 정수로만 선정하였다.

 



  sin_ ≦  ≦ 



  sin_ (16)

이에 따른 간섭원의 위치는 식 (15)의 사이드로브 위치 를 기준으로 ± 2 deg. 범위 내의 임의의 각도로 선정되도 록 하였다. (간섭원의 방향은 빔 조향된 주 빔의 FNBW(First Null Beam Width) 이내에는 형성되지 않 음) 그리고 간섭원의 영향은 분할영역에 대한 간섭원의 위치(_)에서의 AF 값으로 가정하였다.

5.2 모의실험

본 절에서는 본 논문에서 제시한 적응형 패턴 널 형성 알고리즘의 성능을 확인하기 위해, 다양한 조건에 따른 모의실험을 수행하였다.

모의실험을 위한 안테나 구성 및 기타 조건은 표 1에 기술하였다. 여기서 간섭원의 위치(_)은 식 (15)와 5.1.

절의 가정에 의해 무작위로 생성되도록 하였다. 각 경우 에 있어, 최대 요구 빔 조향 각도(m ax)는 45 deg. 로 고정하였으며, WLSM을 위한 감쇄 비율 계수(), 영향 증가 계수() 그리고 은 각각 0.01, 100 그리고 3001로 고정하였다. 각 경우에 대한 방사소자 간 간격은 주어진 조건을 기반으로 식 (1)에 의해 산출하였다.

(a) Initial Search

(b) Iteration #1

(c) Iteration #2

(d) Iteration #3

(e) Iteration #4

(e) Iteration #5

그림 7. 적응형 패턴 널 형성 결과 (case #1) Fig. 7 Adaptive pattern null synthesis results

(case #1)

(8)

(a) Initial Search

(b) Iteration #1

(c) Iteration #2

(d) Iteration #3

(e) Iteration #4

(e) Iteration #5

(case #2)

(a) Initial Search

(b) Iteration #1

(c) Iteration #2

(d) Iteration #3

(e) Iteration #4

(e) Iteration #5

(case #3)

(9)

구성  _ [deg.] _ [deg.]

case #1 32 17 -21

case #2 32 -3 1.8

case #3 64 32 -4.9

표 1. 모의실험을 위한 구성 Table 1. Parameters for simulation

그림 7, 8 그리고 9는 표 1에 기술된 각 경우에 대하여, 적응형 패턴 널 형성 알고리즘에 따른 경과를 보여준다.

여기서 회색 음영 영역은 알고리즘에 따른 선택영역을 보여주며, 선은 간섭원의 위치(_)를 나타낸다. 알고리즘 의 종료 조건은 선택영역의 크기가 약 4.2 deg. 이하인 경우로 설정하였다.

모의실험 분석 결과, 다양한 안테나 구성 및 요구 방사 특성(요구 빔 조향 각도 및 널 영역)에 대하여 본 논문에 서 제시한 WLSM 기반 급전신호 가중치 산출 방법과 관 측영역 기반 이진탐색 알고리즘을 이용한 적응형 패턴 널 합성 기법에 의해 원활하게 적응형 패턴 널이 형성될 수 있음을 확인하였다.

더불어 본 논문에서 제시된 적응형 패턴 널 형성 기법 의 경우 관측영역 기준 log_의 시간 복잡도를 갖기 때문 에 약 5 ～ 6회의 가중치 변경을 통해 미인지 간섭원에 대한 적응형 패턴 널이 형성되었음을 알 수 있다. 이는 인구, 개체, 그리고 식물 수에 비례하여 가중치 변경 횟수 가 증가하는 휴리스틱 알고리즘 기반 적응형 패턴 널 형성 기법[7-9]과 비교하여 매우 우수한 성능임을 알 수 있다.

Ⅵ. 결 론

다양한 통신국 간의 무선통신망이 구축된 환경에서, 우수한 통신품질을 확보하기 위해서는 신속, 정확한 빔 조향과 함께 미인지 간섭원 방향으로 패턴 널을 적응형으 로 형성할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 능동위상배열 안테나를 이용한 통신시스템에 있어, 빔 조향과 적응형 패턴 널 합성을 위한 기법을 제시하였다. 제시된 적응형 패턴 널 형성 기법은 빔 조향과 임의의 영역에 대한 패턴 널 합성을 위한 WLSM 기반 급전신호 가중치 산출 방법 과 관측영역 기반 이진탐색 알고리즘을 이용하여 낮은 시간복잡도 내에 미인지 간섭원 방향으로 패턴 널을 형성 하는 알고리즘이다. 다양한 경우에 대하여 제시된 알고리

즘 성능 검증 확인 결과, 원활하게 적응형 패턴 널 형성을 수행할 수 있음을 확인하였다.

본 논문에서 제시된 알고리즘은 능동위상배열안테나 를 이용한 통신시스템에 있어, 다양한 적응형 빔 형성 문 제에 응용 가능할 것으로 판단된다.

References

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저자 소개

정진우(Jin-Woo Jung) 2005년 전남대학교 정보통신공학 과 졸업 (공학사)

2007년 전남대학교 대학원 전자 정보통신공학과 졸업 (공학석사) 2011년 전남대학교 대학원 전자컴퓨터공학과 졸업 (공학박사)

2012년 ～ 2017년 국방과학연구소 선임연구원 2018년 ～ 현재 동신대학교 에너지IoT전공 조교수

※ 관심분야 : 안테나, 위상배열안테나, 적응형 빔 형성 알고리즘

박성일(Sung-Il Park) 2002년 동신대학교 정보통신공학 과 졸업 (공학사)

2004년 동신대학교 대학원 정보 통신공학과 졸업 (공학석사) 2010년 전남대학교 대학원 전자정보통신공학과 졸 업 (공학박사)

2014년 ～ 현재 동신대학교 정보통신공학과 부교수

※ 관심분야 : 전자회로, RF부품, 이동통신안테나